聚合氯化铝化学分子式、结构式
聚合氯化铝(cas:1327-41-9)简称聚铝,英文缩写为pac,化学分子式[Al2(OH)nCl6-n]m(m代表聚合程度、n表示产品的中性程度),是一种无机高分子聚合物结构的水溶性净水混凝剂(主要成分氧化铝和氯化铝),作用于污水处理中使水中细微悬浮粒子和胶体离子脱稳、聚集、絮凝、混凝、沉淀,达到水质净化功效,其结构式如下图:
无机高分子聚合物
聚合氯化铝是一种无机高分子聚合物,为一种高价多羟基电解质,可以看作是AlCl3水解成Al(OH)3的中间产物,胶核带正电荷,水解呈酸性,其组成成分氧化铝和氯化铝,在一定条件下各种含水络合物按一定比例组成的混合体系,因氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂,其表示式为[Al2(OH)n·Cl6-n]m,式中n=1—5,m≤10,分子量79.44,密度是1.15(液体)
聚合氯化铝的物理化学性质:
聚合氯化铝对热比较稳定,它的固体在220-230℃才软化,它的水溶液在110℃以后才明显发生降解。聚合氯化铝固体聚合氯化铝稀释成液体时,首先要根据原水情况,使用前先做小试求得最佳药量。聚合氯化铝不溶于苯、甲基苯、二甲苯、汽油、煤油、柴油,但溶于水。聚合氯化铝与碱反应,产生部分水解聚合氯化铝,在强酸性(pH≤2。5)下产生亚胺化反应,减少它在水中溶解度;能为醛(如甲醛)及高价金属(如铝、铬、锆等)的多核羟桥络离子所交联,并易为机械和(或)氧的作用所降解;在采油中,主要用作驱油剂、堵水剂、调剖剂、增粘剂、降阻剂、水处理剂等。
聚合氯化铝的水解
聚合氯化铝PAC实际上是铝水解、聚合、沉淀反应过程中的动力学中间产物,其化学形态属于多核羟基络合物,从化学组成的角度看,PAC与传统铝盐的主要区别是,传统铝盐中的铝主要以铝的单体形态存在,而PAC中的铝大部分反应生成羟铝聚合物;从水处理絮凝机理的角度看,聚合氯化铝PAC与传统铝盐的根本区别在于稳定性。
聚合氯化铝的水解反应是在多种羟基铝聚合形态中,Ala(或Alb)是其中最主要也是最有效的成分之一;聚合氯化铝投入水中后,其优势作用形态A1a(或A1b)及其聚集体将在一定时间内具有稳定性而保持其原有形态,并立即吸附在颗粒物表面,以其较高的电荷及较大的分子量发挥电中和及粘结架桥作用;聚合氯化铝相对氢氧化物沉淀是羟基不饱和的,与颗粒物的吸附实际是表面络合配位作用。
聚合氯化铝的水解稳定,可根据A1-Ferron逐时络合比色法将Al(IⅡ)的水解形态区分为Ala,Alb,Alc,其中Alb为高聚形态和溶胶形态,是聚合铝的有效成分,并近似相当于聚十三铝。传统铝盐投加到水中后受稀释作用、pH值的影响,水解形态随反应的进行不断变化,这种不稳定性不利于凝聚絮凝过程的进行。而PAC是在一定条件下的预制产物,其形态以Alb为主。 注:聚合氯化铝水解方程式:Al3+ + 3H2O = AL(OH)3 + 3H+(可逆),说明是聚合氯化铝跟水反应生成氢氧化铝吸附重金属离子,使之沉降,从而达到污水处理的作用功效。
聚合氯化铝作用
1、聚合氯化铝具有吸附、凝聚、沉淀等作用,主要用于污水处理、废水处理、饮用水处理、循环水处理等,功效是用量小、成本低,在水处理行业是较常用的水处理剂之一,一般和聚丙烯酰胺配合使用效果更好,如油田开采出水、炼油厂和石油化工厂排放的含油等废水,用阳离子聚丙烯酰胺和聚合氯化铝两者配合使用,更容易达到理想的污水处理功效。
2、聚合氯化铝具有除磷的作用功效,能与废水中磷酸根生成沉积,适用于污水厂除磷。
3、聚合氯化铝具有高效的吸附作用,可快速有效形成密集且较大的矾花,因此在处理工业污水中通常作为混凝剂来使用,可有效去除污水中含有的重金属离子,放射性物质,除臭,除菌,除铝等杂质,达到很好的净水效果,使水质变得干净安全。
聚合氯化铝的结构由形态多变的多元羧基络合物组成,为无定形的无机高分子,用途于消费用水、工业废水的净化、低温低浊水的净化处置,造纸、石化、热电厂冲灰废水收回使用及印染、毛纺、废水去COD、BOD以及SS的脱色净化。